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Metabolismo de Carboidratos

Ministério da Educação

Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Câmpus Medianeira

Disciplina: Fundamentos de Nutrição

Profa. Rosana Aparecida da Silva Buzanello

Introdução

O que são carboidratos?

Os carboidratos são compostos orgânicos que contêm C, H e O em

várias combinações.

Fórmula geral empírica: [CH2O]n em que n ≥ 3 (hidratos de

carbono: definição inadequada).

Ocorrem compostos simples e complexos.

Amplamente distribuídos na natureza: juntamente com as proteínas,

representam os principais constituintes dos organismos vivos.

Também denominados de sacarídeos (do

grego sakcharon, que quer dizer açúcar.

Introdução

O grupo da base da pirâmide alimentar é constituído pelos cereais,

tubérculos e raízes.

Em função dos principais grupos que a compõem é denominado

grupo do arroz, pão, massa, batata e mandioca.

Que tem como predominante o carboidrato, que é a principal

fonte de energia alimentar.

São as principais fontes alimentares para produção de energia,

além de exercerem inúmeras funções estruturais e metabólicas

nos organismos.

Definição

São compostos de função mista:

São polihidroxialdeídos, polihidroxialcoóis, polihidroxiácidos ou

polihidroxicetonas ou compostos que por hidrólise liberam substâncias

com estas características.

Polihidroxialdeído Polihidroxicetona Polihidroxiácido Polihidroxiálcool

Classificação

De acordo com o número de unidades de açúcares simples que

contêm:

Monossacarídeos: carboidratos que não sofrem hidrólise.

Glicose, frutose, galactose, etc.

Oligossacarídeos: até 10 unidades de monossacarídeos.

Lactose, maltose, sacarose, rafinose, etc.

Polissacarídeos: ↑ 10 monossacarídeos.

Amido, glicogênio, celulose.

Classificação

De acordo com o número de carbonos:

Trioses ou triulose (3): gliceraldeído, dihidroxicetona.

Tetroses ou tetrulose (4): eritrulose, eritrose.

Pentoses ou pentulose (5): ribose, desoxirribose.

Hexoses ou hexulose (6): glicose, frutose, galactose.

Heptoses ou heptulose (7).

Octoses ou octulose (8).

Nonose e nonulose (9).

Mais comuns: 5 e 6

átomos de carbono.

ALDOSE: poliálcool-aldeido

Ex: glicose, galactose, arabinose

e manose

CETOSE: poliálcool-cetona

Ex: frutose

Classificação

Gliceraldeído

Dihidroxiacetona

D-gliceraldeído L-gliceraldeído

D e L: posição da OH do C assimétrico mais distantes do C

anomérico.

Monossacarídeos mais simples

Não possui carbonos

assimétricos

Classificação

Isomeria óptica: representam

imagens espelhadas umas

das outras.

Projeção de Fisher-Tollens

http://pt.wikibooks.org/wiki/Imagem:D-glyceraldehyde-2D-Fischer.png

http://pt.wikibooks.org/wiki/Imagem:D-glyceraldehyde-2D-Fischer.png

http://pt.wikibooks.org/wiki/Imagem:L-glyceraldehyde-2D-Fischer.png

http://pt.wikibooks.org/wiki/Imagem:L-glyceraldehyde-2D-Fischer.png

A posição da -OH dá origem a diferentes carboidratos;

Pela diferença de posição de uma –OH, temos, p. exemplo, glicose ou

manose;

4 C assimétricos

Aldoses isômeras

Classificação

Todos os monossacarídeos (exceção

dihidroxicetona) possuem 1 ou mais

carbonos assimétricos.

tetrose

pentose

hexose

Classificação

Classificação

Glicose

Principal constituinte dos oligo e polissacarídeos (maltose, sacarose,

lactose): aldose.

Presente nas frutas, no mel, em xarope de milho, raízes e tubérculos.

Grau de doçura inferior a sacarose e superior a lactose.

Principal fonte de energia para o ser humano, armazenado no fígado

e nos músculos na forma de glicogênio.

É encontrada na corrente sanguínea: açúcar do sangue.

Nos vegetais, podem ocorrer na forma livre ou fazendo parte dos

polímeros como amido e celulose.

Glicose

Projeção de Fischer

Classificação

Glicose

Em solução aquosa: molécula não linear;

Forma cíclica: piranosídica.

CICLIZAÇÃO

Reação intramolecular do carbono anomérico (do grupo carbonilo)

com a –OH do carbono assimétrico mais distante, formando um

hemiacetal ou hemicetal.

hemiacetais (se o grupo carbonilo é um aldeído)

hemicetais (se o grupo carbonilo é uma cetona)

ClassificaçãoA representação dos monossacarídeos em sua forma

acíclica é utilizada apenas para facilitar a visualização.

Projeção de Haworth

R1 — C — H + R1 — C

—O

H

|H

— OR2OH— R2 ↔

R1 — C

—O

H

|R2

— OR3R1 — C + OH— R2 ↔|R2

hemiacetal

hemicetal

CICLIZAÇÃO

Classificação

Grupo carbonilo: aldeído

Grupo carbonilo: cetona

Classificação

MUTARROTAÇÃO

Interconversão simultânea

entre as formas e

quando em solução;

Detectada por alterações na

rotação óptica.A hidroxila do carbono

anomérico livre de ligação é o

que permite esse tipo de

fenômeno: Açúcar redutor.

TODO MONOSSACARÍDEO É

UM AÇÚCAR REDUTOR!

Classificação

Galactose

Monossacarídeo presente na estrutura da lactose.

Não é encontrada livre na natureza: obtida pela hidrólise

química ou enzimática da lactose.

Por fazer parte da constituição do tecido nervoso, também é

conhecida como cerebrose.

Frutose

É a única cetose encontrada na natureza.

Juntamente com a glicose: sacarose.

Pode ser obtida pela hidrólise da sacarose.

Grau de doçura superior ao da sacarose: cerca de 30% mais doce,

representando o açúcar mais doce entre os utilizados pelos seres

humanos.

Classificação

Oligossacarídeos

Polímeros contendo 2 a 10 unidades de monossacarídeos;

Os dissacarídeos são os mais importantes, podendo ser homogêneos

ou heterogêneos;

Formados através de ligações glicosídicas entre monossacarídeos

adjacentes;

Os oligossacarídeos resultantes podem ser redutores ou não

redutores.

Classificação

LIGAÇÃO GLICOSÍDICA: ligação entre duas moléculas de açúcar.

Ocorre entre o carbono anomérico e o grupo hidroxila de outra molécula

de açúcar.

Classificação

LIGAÇÃO GLICOSÍDICA

C anomérico

Maltose

Composta por duas moléculas de glicose unidas por ligação alfa

1→4 glicosídica.

Como não é encontrada livre na natureza, pode ser obtida pela

hidrólise do amido: ação da enzima diasase no grão germinado de

cevada ou pela digestão do amido por ação das amilases.

No intestino: hidrolisada pela maltase (alfa-glicosidase), liberando

duas unidades de glicose.

Classificação

Açúcar redutor

Lactose

Composta por uma unidade de glicose

uma unidade de galactose unidas por

ligação beta 1→4 glicosídica.

Encontrada no leite: leite de vaca contém

de 4 a 6% de lactose e o leite humano

pode conter 5 a 8% de lactose.

Possui 16% da doçura da sacarose.

Classificação

Açúcar redutor

Sacarose

Constituída por uma unidade de glicose e uma unidade de frutose,

unidas entre si por ligação beta 1→2 glicosídica.

Cana-de-açúcar é a principal fonte.

Beterraba ou algumas frutas (uva) também são fonte de obtenção.

Forma de açúcar mais comum e acessível da dieta habitual.

Facilmente hidrolisada por enzimas: invertase ou alfa-glicosidase.

Classificação

Açúcar não redutor

Principais polióis de importância em nutrição:

Manitol: é um açúcar de álcool que possui metade da energia

fornecida pela glicose e pode ser utilizado como edulcorante em

alguns alimentos.

Em tecnologia de alimentos, também é empregado como agente

secante em azeitonas, aspargos, batata-doce e cenouras.

Sorbitol: é um açúcar álcool encontrado naturalmente em frutas

como pêra, maçã e ameixa.

É utilizado na calda de compotas de frutas com teor reduzido de açúcar.

Classificação

Principais oligossacarídeos de importância em nutrição:

Maltodextrinas: compostos por unidades de glicose e obtidas

enzimaticamente pela ação de amilases ou quimicamente a partir da

hidrólise do amido, em tempo, temperatura e pH controlados.

Presente em extratos de amido hidrolisados, em conjunto com

moléculas de glicose e maltose.

São mais hidrossolúveis que o amido e formam soluções menos

viscosas.

Alguns alimentos industrializados apresentam na sua composição

combinações de amido de maltodextrina cuja função é regular a

viscosidade do produto.

Classificação

Principais oligossacarídeos de importância em nutrição:

Frutooligossacarídeos (FOS): oligossacarídeos com número

variado de moléculas de glicose associados à frutose.

Geralmente apresentam ligações do tipo beta, as quais não são

digeridas pelo organismo humano.

Uso como aditivos: consistência a produtos lácteos, umectar bolos e

produtos de confeitaria, baixar o ponto de congelamento de sobremesas

geladas, conferir crocância a biscoitos com teores reduzidos em

gorduras associado a edulcorantes.

Destaque (prebiótico): empregados junto a dietas contendo

probióticos. Redução de microrganismos patogênicos.

Classificação

Polissacarídeos

São formados por longas cadeias de monossacarídeos unidos entre

si por ligações glicosídicas.

Não tem poder redutor.

Funções variadas na natureza que vão desde a reserva de energia à

estruturação das células vegetais ou carapaças de animais.

Alguns polissacarídeos tem a capacidade de reter água e em

situações específicas podem formar gel ou uma solução viscosa

com aplicação na indústria de alimentos.

Amido: principal polissacarídeo de origem vegetal.

Glicogênio: principal polissacarídeo de origem animal.

Classificação

Cadeia

ramificada

Polissacarídeos: classificação

Homopolissacarídeos (Homoglicano)

Ex: amido, glicogênio e celulose

Heteropolissacarídeos (Heteroglicano)

Ex: pectina, ácido hialurônico

Cadeias lineares (celulose, amilose)

Cadeias ramificadas (amilopectina, glicogênio)

Variadas posições de ramificação e longitude das cadeias laterais.

Classificação

Pectina

Amido

Importante fonte de energia da alimentação: milho, batata, mandioca,

trigo.

Formado pela combinação de dois polissacarídeos → amilose e

amilopectina: polímeros organizados na forma de grânulos densos e

insolúveis em água fria e sofrem leve hidratação em água fria.

Diferentes tipos: quantidade de amilose e amilopectina.

Classificação

Amilose

Polissacarídeo linear (200 a 10 mil

unidades de glicose unidas por

ligação glicosídica alfa 1→4).

Classificação

Pode assumir uma estrutura helicoidal, o que permite a acomodação

de átomos de iodo formando um complexo de coloração azul (princípio

da determinação de amilose e presença de amido em alimentos).

Amido com alto teor de amilose: cora-se mais facilmente.

Quanto maior o teor de amilose do amido, maior será a sua viscosidade.

Teor de amilose do milho (28%) é superior ao da batata (23%): maior viscosidade

de um mingau de milho do que um purê de batata.

Teor de amilose em amidos: trigo (26%), arroz (17%) e mandioca (8%).

Amilose

Classificação

Amidos com alto teor de

amilose: requer maior

temperatura de geleificação e

são mais resistentes a

retrogradação.

Amidos com alto teor de

amilopectina: tem sua

capacidade de formação de

gel reduzida.

Amilopectina

Porção ramificada do amido.

20 a 25 unidade de glicose unidas por

ligações glicosídicas alfa 1→4.

Essas cadeias são unidas entre si por

ligações alfa 1 → 6.

Não forma estrutura helicoidal.

Classificação

Amilopectina

Classificação

Amido

O amido bruto da batata crua ou de grãos é mal digerido.

O cozimento a vapor faz com que os grânulos inchem, o amido seja

gelatinizado, amacie e rompa a parede celular.

Assim, o amido torna-se mais digestível pela amilase pancreática.

Amido resistente: permanece intacto durante o cozimento, recristaliza após o

resfriamento, resiste à repartição enzimática e produz quantidades limitadas de

glicose para a absorção.

Amido modificado: modificado química ou fisicamente para alterar a sua

viscosidade, capacidade de formar gel, e outras propriedades de textura

(substituto da gordura).

Amido pré-gelatinizado: dispersáveis em água fria e foram géis sem

aquecimento.

Classificação

Glicogênio

O glicogênio é armazenado hidratado com a água: tornando uma

molécula grande e inadequada para armazenamento de energia em

longo prazo.

Homem de 70 kg, por exemplo, armazena energia sob a forma de glicogênio

por apenas 18 horas. Em comparação ao suprimento de gordura: dois

meses armazenado.

Se todo o estoque de energia dos seres humanos fosse de glicogênio, todos

precisariam pesar mais 27 kg.

Classificação

Glicogênio

~ 150 g de glicogênio são armazenados no músculo: pode ser aumentada em

cinco vezes com o treinamento físico (não disponível para manter a glicemia).

É o estoque de glicogênio no fígado do ser humano (cerca de 90 g) que

está envolvido no controle hormonal de glicemia.

Classificação

Celulose

Não é digerida pelo trato gastrointestinal: componente das fibras alimentares.

Presente nas paredes celulares das plantas, associadas a lignina e

hemicelulose → polissacarídeo de sustentação dos vegetais.

Homoglicano constituído de cadeias lineares de glicose unidas por

ligações beta 1→4.

As moléculas são estabilizadas por pontes de hidrogênio intramoleculares.

Essas cadeias colocam-se paralelamente umas às outras, o que

chamamos de conformação em fita, formando regiões de ordem cristalina

elevada, contribuindo para a insolubilidade e baixa reatividade da celulose.

Classificação

Celulose

Classificação

Fonte: Santos (2014): Produção e caracterização de

celulases e hemicelulases por linhagens fúngicas

mesófilas isoladas do cerrado sul-mato-grossense.

Classificação

Fibras alimentares

Componentes que não são digeridos pelas enzimas do trato

gastrointestinal.

Polímeros estruturais para as células vegetais: celulose, hemicelulose,

pectina, hidrocolóides.

Funções fisiológicas benéficas no trato gastrointestinal e na redução do

risco de certas doenças: prebióticos.

Digestão e absorção

Digestão do amido: inicia na boca → ação da ptialina (alfa

amilase salivar).

Conversão em fragmentos menores: amilose e amilopectina e alta

concentração de maltose e maltodextrina.

Intestino delgado: continuação do processo de digestão pela amilase

pancreática.

Maltose e maltodextrina: ação de hidrolases (alfa glicosidases) liberando

moléculas de glicose.

Dissacarídeos: digestão a partir de hidrolases → sacarose será digerida

pela sacarase (invertase) liberando glicose e frutose; lactose pela lactase,

liberando glicose e galactose.


Digestão e absorção (continuação)

Após digeridos, os monossacarídeos obtidos (glicose, frutose e

galactose) deverão ser absorvidos por processos distintos.

Glicose e galactose: processo ativo, com gasto de ATP.

Frutose: absorvida por transporte facilitado.

Após absorção: monossacarídeos livres na corrente sanguínea.

Glicose circulante: será remetida para o interior das células pela ação da

insulina. Glicose utilizada na respiração celular na mitocôndria (energia).

Fígado e músculos: armazenada na forma de glicogênio → glicogênese.

Galactose e frutose: incorporadas a via glicolítica → conversão glicose.


Hormônio liberado pelo pâncreas (glândula mista, função endócrina).

Digestão e absorção (continuação)

A digestão da sacarose e maltose é rápida:

Monossacarídeos liberados são prontamente absorvidos, causando

resposta glicêmica rápida.

Diferente dos monossacarídeos e dissacarídeos como:

Manitol e sorbitol: serão pouco absorvidos, justificando seu uso como

edulcorantes.

Podem servir de substrato para microrganismos fermentadores no

intestino e cólon: metabólitos podem causar flatulência e diarreia

dependendo da quantidade.


Principais reguladores da glicemia após uma refeição: quantidade e a

digestibilidade do carboidrato ingerido; a absorção e o grau de captação hepática e; a

secreção de insulina e a sensibilidade dos tecidos periféricos à ação da insulina.

Índice Glicêmico (IG) e Carga Glicêmica (CG)

Efeito das concentrações de glicose no sangue: podem apresentar

rápida ou lenta resposta glicêmica.

Índice Glicêmico (IG): classificação proposta para quantificar a glicose

sanguínea após a ingestão de um alimento com carboidratos.

Medida da velocidade em que o carboidrato é digerido.

Expressa o aumento da glicemia após duas horas da ingestão de um

alimento-teste, com 50 g de carboidratos disponíveis.

Alimentos com baixo IG têm consistentemente demonstrado efeitos

benéficos no controle da glicemia tanto em curto como em longo

prazo em pacientes diabéticos.



Dados publicados sobre índice glicêmico dos alimentos individuais:

Pão branco e glicose usados como alimentos de referência →

consolidados para a conveniência dos consumidores.

O uso do índice glicêmico para modificar as dietas e para prevenir e

controlar a doença crônica ainda está sob pesquisa.

Qualidade e a quantidade de carboidratos presentes em uma porção.

A carga glicêmica e as fibras também têm implicações importantes

para os indivíduos que manifestam a síndrome metabólica.

Carga glicêmica de um alimento: é o IG do carboidrato dividido por

100 e multiplicado pelo seu teor de carboidratos disponíveis (ou seja,

carboidratos menos fibras) em gramas.




Padrão: glicose

Padrão: pão branco

IG ≤ 75: baixoIG > 95: alto



Frutas: apresentam IG de médio a baixo.

Carboidratos: utilizados como fonte energética pelas células, na

forma de glicose.

O excesso pode ser convertido em glicogênio ou ácidos graxos e,

também, utilizado para a síntese de aminoácidos.

Controle glicêmico: hormônios → Insulina.

Após a refeição: pâncreas libera insulina para propiciar a ativação dos

receptores celulares de captação e também estimular a glicogênese e

lipogênese.


Conjunto de reações metabólicas

que ocorre no fígado.

Glicogênio sintetizado a partir de

carboidratos simples (glicose).

Formação metabólica dos lipídios pela

transformação de materiais não

gordurosos em gordura corporal.

Durante jejum:

Baixa taxa de glicose no sangue.

Pâncreas libera o hormônio glucagon para promover a

glicogenólise, tanto em níveis hepáticos como musculares.

E se a glicose obtida pela glicogenólise não for suficiente?

Obtenção de glicose pela gliconeogênese: a partir de ácidos graxos e

aminoácidos.


Consumo de glicogênio

para obtenção de glicose.


Metabolismo da glicose:

Primeiras etapas:

Fosforilação e Clivagem

Fosforilação inorgânica

Produção de ATP

02 moléculas Piruvato

Respiração celular e glicólise

Glicose: rica em energia

Objetivo: produção de ATP

Ocorre no citossol


Metabolismo da glicose:

Piruvato

CO2

Cômputo energético:

1. Glicólise: 6 ATPs.

2. Descarboxilação do Piruvato:

6 ATPs.

3. Ciclo de Krebs: 24 ATPs.

Total: 38 ATPs = 380.000 cal.

Ocorre na matriz

mitocondrial

Descarboxilação do piruvato

Os carbonos da glicose já

foram consumidos até

essa etapa:

Objetivo → transformar

em oxaloacetato.


Conversão do carboidrato em gordura: permite a formação de

reservas mesmo que sua alimentação contenha pouca gordura.

Consumo de carboidratos em excesso: conversão da glicose e síntese

de glicogênio.

Expansão dos estoques de glicogênio: uso quase que exclusivo da glicose

como fonte de energia, reduzindo temporariamente o acúmulo de glicogênio.

A síntese de lipídios a partir de glicose “lipogênese de novo” ocorre

somente após o consumo de quantidade excessiva de carboidratos e

depois do preenchimento dos estoques de glicogênio no organismo.

Excesso de carboidratos: termogênese (oxidação para produção de

energia liberada na forma de calor).

Gordura: estocada no tecido adiposo.

EAR: Necessidade média estimada

RDA: Quantidade Dietética Recomendada

AI: Ingestão Adequada

Recomendações nutricionais

Quantidade facilmente ultrapassada pelo

consumo habitual de alimentos fontes de

carboidratos pela população brasileira.

AMDR (Acceptable Macronutrient

Distribuition Ranges): percentual

aceitável no valor energético total (VET).

- Adultos: de 45 a 65% do VET.

- Baixo consumo de lipídios e alto de

carboidratos: redução de doenças

cardiovasculares.

DAMODARAN, Srinivasan; PARKIN, Kirk L.; FENNEMA, Owen R. Quimica de alimentos de

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KRAUSE, Marie V.; MAHAN, L. Kathleen; ESCOTT-STUMP, Sylvia. Alimentos, nutrição e

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Figuras: Google imagens https://www.google.com/imghp?hl=pt-pt

REFERÊNCIAS

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